Sistemas Distribuídos

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1 onteúdo Sistemas Distribuídos material baseado em slides dos Profs. Avelino Zorzo, elso osta, Fernando Dotti e Luiz Gustavo Fernandes e no livro: Distributed Operating Systems - oncepts and Design - Pradeep Sinha omunicação entre Processos Algoritmos Distribuídos Gerência do Processador emória ompartilhada Distribuída Sistema de Arquivos Distribuídos Estudos de asos Sistemas Distribuídos 2 - onteúdo fatores motivadores Vantagens vs. desvantagens histórico hardware - classificações modelos de sistemas computacionais distribuídos (pradeep) terminologia considerações de projeto Sistemas Distribuídos 3 Sistemas Distribuídos 4 Fatores otivadores Avanços em microeletrônica processadores rápidos, baratos Avanços em comunicações redes eficientes, confiáveis Relação preço/performance melhor usar múltiplos processadores interconectados Problema: omplexidade de gerenciamento O que é um sistema distribuído? Um sistema distribuído é uma coleção de computadores independentes que parecem um sistema único para o usuário [Tanenbaum]. Dois aspectos: Hardware: autonomia Software: sistema único Exemplos: Fábrica com robôs Banco e agências Sistemas Distribuídos 5 Sistemas Distribuídos 6 1

2 Vantagens de S.D. sobre S. Economia Revogação da Lei de Grosh: performance é proporcional ao custo 2 Válida para ainframes Velocidade PUs x 50IPS = IPS Uma PU (??) para isto deve executar 1 instrução a cada nanoseg (2 picoseg). (Velocidade da luz 0.6mm em 2 picoseg) Algumas aplicações são naturalmente distribuídas SW (omputer Suported ooperative Work) Vantagens de S.D. sobre S. onfiabilidade (reliability) 5% for a do ar - 5% em perda de performance Aviação, reatores nucleares, Expansibilidade Aumentar poder de processamento sem se desfazer daquilo que já possui - de maneira gradativa Sistemas Distribuídos 7 Sistemas Distribuídos 8 Vantagens de S.D. sobre Ps Desvantagens de S.D. ompartilhamento de dados Reusabilidade Pouco software disponível ompartilhamento de periféricos Economia omunicação orreio eletrônico Flexibilidade elhor aproveitamento dos recursos pode causar problemas Segurança Sistemas Distribuídos 9 Sistemas Distribuídos 10 (histórico) Histórico omputadores iniciais: aros e grandes Anos 50 e 60: Spooling, multiprogramação otimizar utilização da PU Início dos anos 60: Sistemas Time Sharing Primeiro passo na direção dos Sistemas Distribuídos Incorpora dois conceitos fundamentais: ompartilhamento de recursos Acesso remoto Terminais passam a ter maior capacidade de processamento Tarefas principais/comuns em comp. principal Sistemas Distribuídos 11 Sistemas Distribuídos 12 2

3 (histórico) Evolução do hardware: redução do tamanho, do preço, aumento da velocidade omunicação: velocidades e distâncias maiores, maior confiabilidade Final dos anos 60 e início dos anos 70: Surgimento das redes Ethernet - Xerox Palo Alto: 73 - LAN ARPANet - DoD: 69 - WAN Final dos anos 60 e início dos anos 70: Unix final dos anos 70: Protocolo TP/IP Início dos anos 80: Estações de trabalho Hardware Sistemas Distribuídos 13 Sistemas Distribuídos 14 Taxonomia de hardware (Flynn 1972) SISD: single instruction single data computadores com um processador SID: single instruction multiple data array de processadores (alguns supercomputadores) ISD: multiple instruction single data pouco usual ID: multiple instruction multiple data sistemas distribuídos estão nesta categoria, ou um conjunto de computadores independentes, cada um com seu contador de programa, conjunto de instruções e dados Barramento Fortemente acoplado ultiprocessadores (memória compartilhada) parallel processing systems(pradeep) Switched ID omputadores Paralelos e Distribuídos Fracamente acoplado ulticomputadores (memória privada) distributed computing systems(pradeep) Barramento Switched Sistemas Distribuídos 15 Sistemas Distribuídos 16 ultiprocessadores baseado em barramento ultiprocessadores baseado em switch emórias PU cache PU cache PU cache emória PUs crossbar switch omega switching network Sistemas Distribuídos 17 Sistemas Distribuídos 18 3

4 ulticomputadores em barramento ulticomputadores com switch de trabalho emória Local PU de trabalho emória Local PU de trabalho emória Local PU grid hypercube Sistemas Distribuídos 19 Sistemas Distribuídos 20 ID (classificação quanto à memória): ultiprocessadores UA: Uniform emory Access (memória central) NUA: Non Uniform emory Access (distribuída) OA: cache only memory access -NUA: cache coherent NUA N-NUA: non cache coherent ulticomputadores (memória privada) NORA - non-remote memory access [hwang-98] odelos de Distributed omputing Systems - ID/NORA (Pradeep) Sistemas Distribuídos 21 Sistemas Distribuídos 22 odelos de Distributed omputing Systems - ID/NORA (Pradeep) odelo de inicomputadores s de inicomputadores s de Estações de Trabalho s de Estações de Trabalho com Estações Servidoras (odelo liente/servidor) Pool de Processadores liente/servidor com um Pool de Processadores ini omputador ini omputador ini omputador ini omputador Sistemas Distribuídos 23 Sistemas Distribuídos 24 4

5 odelo de inicomputadores odelo de inicomputadores Extensão do modelo time-sharing cada minicomputador tem usuários conectados via terminais interativos rede permite a usuário acessar recursos de outros minicomputadores ex.: ARPANet Objetivo: ompartilhamento de recursos Software Telnet Ftp Acesso remoto à bases de dados Sistemas Distribuídos 25 Sistemas Distribuídos 26 odelo de Estações odelo de Estações Objetivo Interconectar estações de maneira a otimizar o seu uso ada estação possui seu próprio sist. operacional, seu próprio disco Usuário se conecta a uma estação O sistema distribui a carga de processamento na rede de estações (Distribuição de carga) Sistemas Distribuídos 27 Sistemas Distribuídos 28 odelo de Estações odelo liente/servidor omo achar estação livre? Servidora omo transferir processo para outra estação? O que fazer com um processo remoto em uma estação livre, se um usuário se loga na estação? Ex.: Sprite - Xerox PAR Sistemas Distribuídos 29 Sistemas Distribuídos 30 5

6 odelo liente/servidor odelo Pool de Processadores Podem existir estações sem disco Estações servidoras oferecem os serviços servidor de arquivos servidor de impressão servidor de Base de Dados Usuário se conecta a uma estação O sistema implementa o acesso remoto (transparente) aos serviços EX.: NFS da Sun Run Server P1 P2 P3 Pool de Processadores Sistemas Distribuídos 31 Sistemas Distribuídos 32 odelo Pool de Processadores Os processadores são gerenciados globalmente Alocação de um grupo de processadores a um usuário Liberação do grupo de processadores ao término da execução EX.: Sistema Operacional Amoeba Terminologia Sistemas Distribuídos 33 Sistemas Distribuídos 34 (terminologia) (terminologia) Sistema Operacional programa que controla os recursos de um computador e oferece ao usuário uma interface mais conveniente para o uso do que a máquina Em um Sistema omputacional Distribuído pode-se usar: Sistema Operacional de Sistema Operacional Distribuído Sistema Operacional de visão do sistema não é única, usuário conhece as várias máquinas computadores funcionam de maneira autônoma não há cooperação das máquinas para tolerância a falhas DS com um NOS é dito um Networked System ou Sistema em Sistemas Distribuídos 35 Sistemas Distribuídos 36 6

7 (terminologia) Sistema Operacional Distribuído Um SOD parece aos seus usuários como um único sistema operacional, centralizado, mas rodando em diversas PUs independentes. O conceito chave é transparência. O uso de múltiplos processadores deve ser transparente ao usuário. áquinas não são autônomas Tolerância a falhas um DS com um DOS é dito um Distributed System ou True Distributed System Sistemas Distribuídos 37 7